Cuidado del conector de RF con equipos de pruebas de NI

Antes de usar el equipo, siga las siguientes prácticas para aumentar la vida útil de los conectores y el equipo de prueba.

• Guarde las cubiertas antipolvo y reemplácelas en los conectores apropiados cuando el equipo de prueba no esté en uso. Los productos con conectores coaxiales se envían con cubiertas antipolvo para evitar que los contaminantes degraden las conexiones.
• Guarde los conectores coaxiales en un contenedor seguro ESD. Si bien los adaptadores y cables no son sensibles a ESD, pueden desarrollar una carga que se puede transferir al equipo de prueba. El uso de un contenedor seguro ESD ayudará a reducir la posibilidad de transferencia de carga. También se reduce la cantidad de material no ESD cerca del equipo.

La primera etapa de hacer una buena medición de alta frecuencia implica un conector del panel frontal del dispositivo y las conexiones que se hacen a él. Muchas veces, se utilizan los cables y conectores más accesibles para hacer conexiones a los instrumentos, y por lo general esto resulta en una medición confiable. Sin embargo, cada adaptador, conector y cable que existe entre el instrumento y el DUT agrega incertidumbre a la medición. A frecuencias más altas o más cercanas al ruido, esas incertidumbres tienen un mayor impacto en las mediciones. Reducir la incertidumbre comienza con una selección adecuada de adaptadores y cables.

Esté atento al seleccionar cables y adaptadores. Verificar la integridad del equipo seleccionado. La integridad del cable puede degradarse debido a la edad, el uso inadecuado o los contaminantes. Los contaminantes de los cables y adaptadores se transfieren fácilmente al conector de entrada del equipo de prueba. La Figura 1 muestra un ejemplo de un cable contaminado

Figura 1: Cable SMA contaminado

Todas las fibras metálicas mostradas en la Figura 1 son fuentes de incertidumbre en las mediciones. Aunque las fibras pueden no contaminar ningún conector con el que interactúan, son muy abrasivas y pueden generar más contaminantes, además de entrar a tierra en las superficies de acoplamiento de ambos conectores. El uso de un conector con contaminantes a bajas frecuencias puede no causar problemas, pero el uso de un conector con contaminantes a altas frecuencias impide una buena coincidencia. La calidad de la medición depende de la coincidencia en todo el sistema de medición, que depende de la impedancia característica de los diversos componentes. La impedancia característica del cable depende de la relación entre el diámetro del conductor central y el diámetro del conductor exterior, como se ilustra en la Figura 2.

Figura 2: Impedancia característica de un conector

Basado en la ecuación anterior en la Figura 2, pocas fibras metálicas actúan para disminuir el diámetro del conductor externo, y esto causa discontinuidades en las mediciones de alta frecuencia.

Las figuras 3 y 4 muestran un ejemplo de cómo las discontinuidades pueden afectar negativamente las mediciones de alta frecuencia.

La Figura 3 ilustra un cable semirrígido coaxial de 50 ohmios medido en un analizador de red.  La Figura 4 muestra la respuesta de frecuencia del cable hasta aproximadamente 6 GHz.

Figura 3: Cable con múltiples curvas y un engarce intencional

Figura 4: Respuesta de frecuencia del cable debido solo a las curvas

El cable se engarzó intencionalmente cerca del conector (en un círculo rojo). La Figura 5 muestra la respuesta del cable con el engarce en comparación con el cable original sin engarce. La gran discontinuidad y la degradación en el rendimiento son causadas por ese engarce, que mueve efectivamente el conductor externo más cerca del conductor interno y cambia la impedancia característica. El efecto no se limita a solo una pequeña porción de la medición, sino que sus efectos se pueden ver en todo el lapso de la medición.

Figura 5: Respuesta de frecuencia del cable debido a curvaturas y engarces

Cuando la interfaz del conector está contaminada, la degradación en el rendimiento ocurre en menor grado.

Estos son algunos puntos a considerar con respecto al cuidado de cables y conectores:

• Los contaminantes siguen al conector
• Contaminantes “infectan” conectores de acoplamiento
• Los contaminantes pueden causar daños a equipos caros
• Los contaminantes pueden causar discontinuidades a altas frecuencias
• Buenas conexiones son clave para mediciones de RF de precisión
• Los conectores sucios o dañados son un factor significativo en la precisión y repetibilidad

A pesar de tomar todas las precauciones, los adaptadores y cables pueden ensuciarse. En esos casos, será necesaria la limpieza. Utilice los pasos de la siguiente sección como guía general para limpiar conectores y cables.

Los siguientes materiales son necesarios para la correcta limpieza del conector:

• Fuente limpia y seca de aire o nitrógeno enlatado
• Lupa
• Hisopos sin pelusa
• Alcohol isopropílico
• Palillo
  1. Sopla cualquier residuo suelto con aire o nitrógeno enlatado. No sople directamente en el conector, ya que esto puede causar que los desechos se alojen más firmemente. Sople a través de la cara del conector. No se recomienda usar un compresor, pero si es necesario, verifique que el compresor tenga un filtro de agua, un filtro de aceite y una secadora. Use siempre gafas protectoras cuando use aire comprimido, ya sea de una lata o de un compresor. El aire comprimido es el método más seguro para limpiar conectores con dieléctricos de aire.
  2. Examine el conector con una lupa. Si aún observas residuos, intenta eliminarlos con un hisopo sin pelusa y con punta de espuma (no algodón). Los hisopos de algodón dejan fibras que son muy difíciles de ver. Utilice el hisopo para limpiar suavemente las superficies. Aplicar demasiada presión puede incrustar residuos más profundamente en el conector. No realice este paso en conectores con un dieléctrico de aire.
     Nota: Cuando utilice un hisopo, limpie siempre el conector en un movimiento circular alrededor del pin central, no a través del pin)
  3. Examine el conector de nuevo, y si aún requiere limpieza, intente usar un hisopo de espuma con alcohol isopropílico al 99,5% dentro de un área bien ventilada. Aplique una cantidad muy pequeña de alcohol al hisopo; no aplique el alcohol directamente al conector. Utilice el hisopo para limpiar suavemente la superficie. No realice este paso en conectores con un dieléctrico de aire.
• Nota: Cuando utilice un hisopo, limpie siempre el conector en un movimiento circular alrededor del pin central, no a través del pin.
  Examine el conector de nuevo, y si el conector todavía está contaminado, puede ser necesario utilizar un palillo muy pequeño con una pequeña cantidad de alcohol aplicado. Use una lupa cuando use un palillo para limpiar, y aplique extremo cuidado para evitar dañar el conector.

Si no logra limpiar el conector después de completar los pasos anteriores, no lo use.

Utilice siempre una llave dinamométrica con el ajuste correcto para el tipo de conector que se está utilizando. Demasiado torque puede hacer que las superficies de acoplamiento se deformen, lo que puede resultar en un desajuste. Un par insuficiente puede dar una mala conexión, lo que también resulta en un desajuste. Siempre apriete las conexiones al par de apriete recomendado. Usar una llave dinamométrica mejorará la repetibilidad de sus mediciones.

Tabla 1: Valores de par recomendados

Complete los siguientes pasos para usar correctamente una llave dinamométrica SMA calibrada

1. Ajuste la llave alrededor de la tuerca hexagonal del conector y aplique fuerza sobre la llave dinamométrica utilizando una acción suave y constante.
   Precaución: No aplique fuerza sujetando ninguna parte del mango de la llave fuera de la zona verde, como se muestra en la figura 6, y no utilice ninguna otra ayuda de palanca en la llave.
2. Deje de aplicar fuerza en cualquier momento después del punto de ruptura y antes de alcanzar un ángulo de 45 grados. No aplique fuerza después de que la llave se "rompa" al par preestablecido, como se indica cuando la llave abandona una posición lineal y comienza a girar separadamente de la cabeza de la llave. No aplique fuerza más allá de 45 grados, como se indica en la Figura 6.
3. Si sobrepasa el par del conector, como se indica cuando la llave se libera completamente (a 90 grados o más de la cabeza de la llave), afloje el conector y repita la operación. Preste especial atención al punto de rotura y deje de apretar antes de alcanzar el ángulo de rotación máximo.

La siguiente figura ilustra cómo agarrar correctamente la llave para lograr el par preestablecido.

Figura 6: Uso apropiado de la llave dinamométrica

La siguiente información incluye consejos importantes para mejorar las técnicas de medición y las mediciones en general.

• Asegúrese de que el pasador central macho de los conectores se alinee con el conector correspondiente. Durante el proceso de limpieza, inspeccione las superficies de acoplamiento en todos los conectores y cables antes de acoplarlos. Busque cualquier pasador o pinza central doblada o dañada. Antes de acoplar conectores o cables, verifique que los extremos del conector coincidan y se acoplen sin daños.
• Después de limpiar e inspeccionar los cables y adaptadores, nunca gire el cable o el cuerpo. Gire siempre solo la tuerca del conector. Girar el cuerpo en lugar de la tuerca hace que las superficies de acoplamiento se desgasten y se aflojen, causando un desajuste y degradación en las mediciones. También el movimiento de giro de las superficies puede causar rebabas y virutas de metal sueltas que no solo afectan la medición, sino que pueden dañar cualquier otra superficie con la que entren en contacto.
• Usar un protector de conectores hace justo lo que su nombre indica, ahorra conectores. En un entorno de producción o fabricación donde los cables y conectores se cambian con frecuencia, un protector de conectores aumentará la vida útil de una pieza de equipo de prueba. Mientras los efectos del protector de conectores se incluyan en el presupuesto de errores para una medición, plantean poco problema. Tenga en cuenta que en un entorno de laboratorio donde muchas veces la medición requiere un alto grado de precisión y cuidado al hacer conexiones, el protector de conectores puede no ser la mejor opción.

Normalmente se utilizan tres tipos de conectores, incluidos los conectores de grado metrológico, grado instrumental y grado de producción (a veces llamados grado de campo).

El conector de grado metrológico es el grado más alto y más caro del conector y se utiliza en elementos tales como estándares de verificación y calibración y adaptadores de precisión. Estos conectores generalmente tienen contactos sin ranura y un dieléctrico de aire, y se fabrican con los más altos estándares. Cuando se acoplan con otros estándares de grado metrológico, los conectores de grado metrológico generalmente tienen una larga vida útil debido a las características de acoplamiento de precisión. Sin embargo, esto no los hace más robustos. Generalmente son justo lo contrario y deben ser tratados con mucho cuidado.

El siguiente grado hacia abajo es el conector de grado de instrumento. Los conectores de grado instrumental se caracterizan por un buen rendimiento con tolerancias ajustadas, y a menudo tienen una estructura de soporte dieléctrica. Este es normalmente el tipo de conector utilizado en la mayoría de los equipos de prueba. Los conectores de grado instrumental son más económicos que los conectores de grado metrológico, pero aún así producen buen rendimiento.

El grado más bajo de conector es el grado de producción o conector de grado de campo. Los conectores de grado de producción generalmente tienen un rendimiento más bajo con tolerancias más sueltas y, por lo tanto, suelen ser buenos solo para un número limitado de conexiones. Estos dispositivos casi siempre tendrán una interfaz dieléctrica soportada, y el conector hembra casi siempre será del tipo ranurado. Los conectores de grado de producción siempre deben inspeccionarse cuidadosamente antes de la conexión. El conector de grado de producción suele ser de muy bajo costo (en comparación con los otros grados) y tiene una vida útil corta porque las tolerancias más flojas conducen a un ajuste menos preciso y más desgaste.